30) Намалюйте інтегральний p-n-p транзистор в розрізі і в плані. Поясніть елементи його структури.

p-n-p транзисторы изготавливают одновременно с n⁺-p-n транзисторами по обычной технологии. Эмиттерный и коллекторные слои получают на этапе базовой диффузии, причем коллекторный слой охватывает эмиттер со всех сторон. Базовая область формируется на основе эпитаксиального слоя с подлегированием контактной области во время эмиттерной диффузии. Перенос носителей в таком p-n-p транзисторе протекает в горизонтальном направлении. Инжектированные из боковых частей эмиттера в базу дырки диффундируют к коллекторной области в приповерхностном слое. Ширина базы равна расстоянию между р-слоями ( 3  4 мкм ). Из-за сравнительно большой ширины базы частотные свойства p-n-p транзисторов хуже, а усиление меньше. Такие транзисторы применяют в аналоговых схемах, где необходимо использовать транзисторы двух типов проводимости.

31) Поясніть принцип функціонування та призначення транзистора Шотткі. Намалюйте такий транзистор в розрізі.

Транзисторы с диодом Шоттки (ДШ) находят широкое применение в цифровых ИМС благодаря более высокому быстродействию по сравнению обычными транзисторами. В отличие от обычного планарного транзистора у транзистора с диодом Шоттки базовое контактное отверстие расширено в сторону коллекторной области n-типа (рис. 1.10, а), в результате чего образуется общий алюминиевый вывод от базовой и коллекторной областей. Слой алюминия, расположенный на базовом слое р-типа, образует с ним обычный омический контакт, хорошо пропускающий ток в обоих направлениях, а слой алюминия, расположенный на относительно высокоомной коллекторной области n-типа создает с ней выпрямляющий контакт, хорошо пропускающий ток в направлении от металла к полупроводнику, и плохо пропускающий ток в противоположном направлении, т. е. контакт металла с высокоомным электронным полупроводником является диодом Шоттки, включенным между коллектором и базой, как это показано на рис. 1.10, б. На принципиальных схемах транзисторы с ДШ изображают так, как это показано на рис. 1.10, в. Применение транзисторов с ДШ позволяетповысить быстродействие цифровых ИС в 2...5 раз, так как ДШ имеющий пороговое напряжение U* = 0,2...0,3 В, открывается раньше, чем коллекторный переход транзистора (U* = 0,5...0,7 В) и не позволяет транзистору переходить в режим насыщения. В результате накапливаемый в транзисторе избыточный заряд и время рассасывания существенно уменьшаются.

 

32) Поясніть принцип функціонування діода Шотткі.

Диоды Шоттки. Важнейшей особенностью диодов Шоттки по сравнению c р—п-переходом является отсутствие инжекции неосновных носителей. Эти диоды работают на основных носителях. Отсюда следует, что y диодов Шоттки отсутствует диффузионная емкость, снязанная с накоплением и рассасыванием неосновных носителей в базе. Отсутствие диффузионной емкости существенно повышает быстродействие диодов при изменениях токов и напряжений, в том числе при переключениях c прямого направления на обратное и c обратного на прямое. Время таких переключений определяется только барьерной емкостью и y диодов с малой площадью может составлять десятые и сотые доли наносекунды. Соответствующие рабочие частоты лежат в пределах 3-15 ГГц. Не менее важной особенностью диодов Шоттки является значительно меньшее прямое напряжение по сравнению c напряжением на р—п переходе. Это объясняется тем, что ВАХ y диодов Шоттки описывается той же формулой , что и y р—n-переходов, но тепловой ток существенно больше, поскольку диффузионная скорость D/L, характерная для р п-перехода y диода Шоттки заменяется на среднюю тепловую скорость носителей . Последняя превышает величину D/L примерно на 3 порядка. В таком же отношении различаются и тепловые токи. Тогда из формулы следует, что прямое напряжение y диодов Шоттки будет примерно на 0,2 В меньше, чем р—п перехода. Типичным для диодов Шоттки являются прямые напряжения 0,4 В. Что касается обратных токов, то они могут составлять, в зависимости от площади, до (10) ^-11 – (10)^-12 А, т.е. близки к реальным обратным токам кремниевых р- п переходов, определяемым термогенерацией.

Еще одна особенность диодов Шоттки состоит в том, что их прямая ВАХ строго подчиняется зкспоненциальному закону в очень широком диапазоне токов - на протяжении нескольких декад, например, от 10^-12 до 10^-4 A. Качественные барьеры Шоттки образуются в кремнии при контакте c такими металлами, как молибден, нихром, золото, платина (точнее, сплав платины c кремнием — силицид платиннь, а также алюминий — основной материал для металлизации в ИC.